9.1 电荷（同步课件）--【大单元教学】高二物理同步备课系列（人教版2019必修第三册）

第九章 第一节 电荷 【大单元教学】2025-2026学年高二物理同步备课系列（人教版·必修三） 目录 contents 01 电荷 02 03 04 05 起电方式 验电器 电荷守恒定律 元电荷 情境导入 第1节 电荷 牛顿曾经说:“我认为自己不过像在海滩上玩耍的男孩，不时地寻找比较光滑的卵石或比较漂亮的贝壳，以此为乐，而我面前，则是一片尚待发现的真理的大海。”真理的大海中包括电现象、磁现象…其实，人类研究电现象和磁现象的历史与力学研究同样丰富多彩，但电和磁的世界比机械运动的世界更加错综复杂。从这章开始，我们将进入更有趣的电和磁的世界。 问题情景 思考：油罐车底部为什么会安装静电带？ 运输过程中，燃油会不断的晃动，燃油车和油罐摩擦产生静电，可能产生电火花发生爆炸。油罐车安装静电带能把静电导入大地，保证油罐车的安全。 知识点1：电荷 公元前600年左右，古希腊学者泰勒斯发现摩擦过的琥珀吸引轻小物体。 公元1世纪，我国学者王充在《论衡》一书中也写下“顿牟掇芥”一词。 电荷的发现 01 琥珀吸引羽毛 国外电荷的发现 国内电荷的发现 王充及《论衡》 16世纪英国科学家吉尔伯特根据琥珀吸引轻小物体的现象，创造了英语中的“electricity”（电）这个词。 电荷的发现 01 美国科学家富兰克林发现雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同，并命名了正电荷（positive charge） 和负电荷（negative charge）。 用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷。 富兰克林发现，自然界中的电荷只有两种，并规定了正、负电荷。 电荷的种类 02 正电荷 负电荷 用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷 电荷间的相互作用规律 03 【视频演示：摩擦起电+电荷间的作用规律】 同种电荷相互排除演示 自然界中的电荷正电荷和负电荷 异种电荷相互吸引 电荷间的相互作用规律 03 归纳总结 同种电荷相互排斥 电荷间的相互作用规律 03 【例1】“通草球”是五加科植物通脱木的茎髓，秋天取茎，放置干燥处晾干，将其茎髓制成小球，这种小球密度很小，且绝缘，过去常用来做静电实验。现在这种东西较少见，一般中药店里有售。在图中，两个通草球甲和乙悬挂在支架上，彼此吸引。关于该现象判断正确的是（　　） A．甲小球一定带了电 B．乙小球一定带了电 C．两个小球中有一个可能不带电 D．甲、乙小球一定带有异种电荷 【详解】由图可知，两通草球相互吸引，则两小球可能带异种电荷，也可能只有一个小球带电，另一个小球不带电。 C 问题1：电荷有多少之分吗？ 问题2：如何表示电荷的多少呢？ 思考与讨论 电荷量 04 1.定义：电荷的多少叫电荷量,用Q或q表示； 2. 国际单位：库仑，简称库，符号：C。正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。 电荷量 04 注意：比较带电体带电的多少时，其实比较的是其电荷量的绝对值，绝对值大，带电多。尽管电荷量有正、负值之分，但“+”“-”号仅代表电荷的种类，不表示大小。 如：甲物体带有+1×10⁻⁵C电荷，乙物体带有-3×10⁻⁶C电荷，甲的电荷量小于乙的电荷量。 3.电荷量的规定 历史资料：1881年第1届电学大会确定库仑（C）为电荷量的国际单位，定义为1A恒定电流在1s时间间隔内所传送的电荷量为1C. 电荷量 04 法国·库伦 物体为什么会带呢？ 质子 （正电） 中子 （不带电） 原子 （中性） 核外电子 （负电） 原子核 （正电） 物质的带电的原因 05 原子的组成 原子结构示意图 原子核一般是很稳定的。离原子核较远的电子容易受外界的作用而脱离原子 物质带电的实质：电子的得失 1.金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动，这种电子叫作自由电子（free electron）; 2.失去自由电子的原子便成为带正电的离子（ion），它们在金属内部排列起来，每个正离子都在自己的平衡位置附近振动而不移动。 3.金属导电原因 金属中有自由电子，自由电子可自由穿梭。 物质的带电的原因 05 金属带电的微观解释 【点击图片播放】 了解了原子的组成、物体带电原因以及金属的微观结构，你知道人们可以通过哪些方式让物体带电吗？ 思考与讨论 知识点2：起电方式 问题情景 用梳子梳头发时常看到梳子吸引头发的现象，有时梳子还能吸引纸屑等轻小物体。干燥的冬季脱外衣时常听到“叭叭”的声响且伴有闪光。 思考：（1）这是什么现象？ （2）摩擦起电的电荷是从何而来？ 摩擦起电 不同材料的物体相互摩擦，得到电子的物体带负电，失去电子的物体带正电 摩擦起电 01 （1）定义：两种不同物质相互摩擦而使物体带电的方式称为摩擦起电。（2）摩擦起电的原因： 不同物质的原子核束缚电子的能力不同。摩擦过程中，对电子的束缚能力强的物质得到电子带负电，对电子的束缚能力弱的物质失去电子带正电。 （3）摩擦起电的实质：电子的转移。 例如：丝绸与玻璃棒相互摩擦，组成玻璃棒的原子核对核外电子束缚能力弱，失去电子，带正电，而丝绸得到电子带负电。 接触起电 02 当两个完全相同的金属球接触时： 两个带电量不同的物体，相互接触，就会发生接触起电，电荷重新分配。 接触后 再分开 接触后 再分开 ①带异种电荷的相同带电体接触后，电荷量先中和后平分； ②接触起电过程中，是不带电的导体(或带负电的导体)中的电子转移到带正电的导体(或不带电的导体)上，不是正电荷的转移。 归纳总结 接触起电 02 【例2】A、B、C为三个完全相同的金属小球，A带电荷量为、B带电荷量为，带电的小球C先与A接触，再与B接触，之后小球B带电荷量为，则小球C与小球A接触前带电荷量为（    ） A． B． C． D． 【详解】带电的小球C先与A接触，则C带电量，再与B接触，之后小球B带电荷量为，则，解得 D 感应起电 03 (1)演示实验：观察静电感应现象 一对用绝缘柱支持的导体A和B相互接触，A、B两端都贴金属箔片，与绝缘棒连接的导体C带正电，如图所示。 实验器材 感应起电 03 (1)演示实验：观察静电感应现象 实验原理 当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷。这种现象叫做静电感应。这种现象叫做感应起电。 感应起电并没有产生新的电荷，而是在带电体的作用下，导体上的电荷从导体的一部分转移到了另一部分。 感应起电 03 (1)演示实验：观察静电感应现象 使带正电的带电体C靠近相互接触的两导体A、B,A为近端，如图所示。 A、B两端的金属箔由闭合变为张开。 实验1：靠近 现象 原因分析 由于静电现象，A端带负电，B端带正电。两端金属箔分别带上相应同种电荷，同种电荷相斥使箔片张开。 感应起电 03 (1)演示实验：观察静电感应现象 保持C不动，将A、B分开，然后在移走C。 A、B两端的金属箔仍然张开，但张角变小 实验2：分开 现象 原因分析 A或B的电荷重新分布，片上的电荷量少了。 感应起电 03 (1)演示实验：观察静电感应现象 让导体A和B重新接触 A、B两端的金属箔均闭合 实验3：重新接触 现象 原因分析 A和B带等量的异种电荷，两者接触后，电中和，不在显电。 感应起电 03 【演示实验：观察静电感应现象】 你知道感应起电的“近端”与“远端”吗？ 感应起电 03 感应起电的“近端”与“远端”的理解 - + + + - - 将带正电的C，靠近导体AB，由于静电感应，导体A段带负电，B两端带等量的正电。 - - - - - - B端接地，导体AB做为“近端”，大地作为“远端”。由静电感应，大地提供的电子与B段的正电荷中和，B段不带电，A段仍带负电 A端接地，静电感应后的电荷分布与接地点无关，此时导体AB仍做为“近端”，大地作为“远端”。B不带电，A仍带负电。 总结：当导体与大地接触，导体是“近端”，大地是“远端”。 感应起电 03 “静电感应”与“感应起电”有何区別? 静电感应:在外电荷的影响下,导体中电荷重新分布的现象。 感应起电:是利用静电感应原理使金属导体带电的过程。 起电方式 摩擦起电 感应起电 接触起电 产生 条件 一般是两不同 绝缘体摩擦时 导体靠近带电体时 导体与带电导体接触 现象 两物体带上 等量异种电荷 导体两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同” 导体上带上与带电体相同电性的电荷 原因 原子核对电子束缚力弱的物体失去电子，强的得到电子 导体中的自由电子在电荷间力的作用下，从物体的一端转移到另一端 在电荷间力的作用下，自由电子从一个物体转移到另一个物体 实质 均为电子在物体之间或物体内部的转移 三种带电方式的对比 04 知识点3：验电器 如图所示,玻璃瓶的绝缘瓶寒固定一根导体棒,导体棒下端挂着金属箔,导体棒的上端伸出瓶塞,这样就制成了一个简单的验电器。 验电器的构造 01 简单验电器 常见验电器 验电器的基本要求： （1）绝缘塞绝缘性能良好，保证金属杆与外壳绝缘； （2）金属箔张开合拢灵活。 原理：同种电荷互相排斥 验电器的工作原理：同种电荷互相排斥 验电器的工作原理 02 接触式验电 感应式验电 当带电的物体与验电器上面的金属球接触时,金属箔因带上同种电荷相互排斥而张开。 + + + + + + + + + + + + + + - - 当带电体靠近(未接触)验电器的金属球时,带电体会使验电器的金属球感应出异种电荷,而金属箔上会感应出同种电荷(感应起电),两箔片在斥力作用下张开。 是否只有当带电体与验电器上端直接接触时,金属箔才张开? 答：不是，静电感应 2.验电器能检验电荷的种类吗?怎样检验? 答:能检验电荷的种类。先使金属箔带上某种已知电荷再将待测带电体靠近验电器的导体棒，根据金属箔张角的增减情况,就可判断带电体电荷的种类。 验电器的工作原理 02 构造 静电计 03 静电计是在验电器的基础上改造而成的，将金属箔换成指针，在指针转动的背面画有刻度。 静电计 2. 工作原理 静电计的外壳为金属,金属外壳与内部的金属杆及金属指针构成一个特殊的仪器--电容器(下章学习),静电计可以作为验电器使用，也可以测量相互绝缘的金属壳和带电的导体间的电压。 特别说明： 验电器外壳的主要作用是为了避免气流的影响，一般是用玻璃做的，而静电计的环形外壳是金属，前面是透明的玻璃。 知识点4：电荷守恒定律 对比以上三种起电方式我们发现，无论是摩擦起电还是感应起电都没有创造电荷，只是电荷的分布发生了变化。 追寻守恒量是物理学研究物质世界的重要方法之一，它常使人们揭示出隐藏在物理现象背后的客观规律。那么，电荷是否也满足某种守恒的规律呢？ 问题情景 表述一：电荷既不能创生,也不能消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中，系统的电荷总数保持不变。 表述二： 一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。 + + + + 它是自然界重要的基本规律之一。 电荷守恒定律 01 （1）电荷守恒定律和能量守恒定律一样，也是自然界中最基本的守恒定律。 （2）电荷守恒定律的两种表述本质是相同的。 第一种表述，明确了一个系统内电荷转移的两种情况。 第二种表述，概括抽象，明确提出一个范围，即与外界没有电荷交换的系统。 电荷守恒定律的理解 02 知识点5：元电荷 电荷的总量是守恒的，那么，物体的所带的电荷量是任意数值吗？ 我们可不可以测出物体所带电荷量的多少呢？ 人们又是用什么方法测量电荷量的大小的呢？ 问题思考 1.元电荷：最小的电荷量 一个电子或质子所带电量绝对值等于元电荷。它的数值最早是由美国科学家密立根测定的。 2.所有带电体的电荷量都是e的整数倍，即q=ne（n为整数）。电荷量是不能连续变化的物理量。 密立根又是如何测定的呢？ 元电荷 01 注意：元电荷是最小的电荷量，而不是实物粒子，元电荷无正负之分。例如，质子、电子的电荷量数值均为,但不能说质子和电子是元电荷，因为质子和电子是实物粒子，它们的电荷量的绝对值才叫做元电荷。 美国物理学家密立根(R.A.Millikan)从1909到1917年所做的测量微小油滴上所带电荷的工作，即所谓油滴实验，在全世界久负盛名，堪称实验物理的典范。他精确地测定了电子电荷的值，直接证实了电荷的不连续性，所以说，密立根油滴实验在物理学发展史上具有重要的意义。密立根由于测定了电子电荷和借助光电效应测量出普朗克常数等数项成就，荣获1923年诺贝尔物理学奖。 历史介绍 02 比荷：电荷量与质量的比值叫做比荷（也叫荷质比） 比荷 03 二、电荷守恒定律 电荷既不能创生,也不能消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中，系统的电荷总数保持不变。 一、电荷 三、几个基本概念 电荷量 元电荷 比荷 1.自然界只有两种电荷 2.使物体带电的方法： 摩擦起电 感应起电 接触起电 课堂小结 1. 判断下列说法的正误并和同学交流（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）两物体摩擦后，一定带等量异种电荷。( ) （2）用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，是因为正电荷从丝绸转移到了玻璃棒上。( ) （3）物体的电荷量只能是元电荷的整数倍。( ) （4）元电荷表示1C电荷量。( ) （5）元电荷是跟电子的电荷量（绝对值）相等的电荷量。( ) （6）感应起电遵从电荷守恒定律。( ) √ 课堂练习 √ √ × × × 2. 下列是某实验小组测得的一组电荷量，哪些是符合事实的（    ） A． B． C． D． CD 课堂练习 3. 有三个完全相同的金属球，球A带的电荷量为，球B和球C均不带电。现先把球A与球B接触后分开，再让球B与球C接触后分开，最后球B再次与球A接触后分开，问球B的电荷量（　　） A． B． C． D． A 4. 一个带正电的小球用绝缘细线悬挂于O点，在其右侧放置一个不带电的枕形导体时，小球将在细线与竖直方向成θ角处保持静止，如图所示。若将导体的A端接地，当重新平衡时，细线与竖直方向的夹角将（　　） A．不变 B．变大 C．变为零 D．变小但不为零 B 课堂练习 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后“练习与应用”作业 自主安排 配套同步分层作业 50 2025 Thank you for watching! 谢谢观看 Lavf58.64.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$